Proteinas José Seijo

Jos Seijo Ramil Protenas 1

P.1. Aminocidos:P.1.1. Concepto y frmula general.P.1.2. Estereoisomera y actividad pticaP.1.3. Propiedades de los aminocidos: Comportamiento anftero. Punto isoelctricoP.1.4 Clasificacin

P.2. Pptidos: enlace peptdico.P.3 Protenas:

P.3.1. Niveles estructurales:P.3.1.1.Estructura primaria. Su importanciaP.3.1.2 Estructura secundaria. - Hlice y -Laminar o en hoja plegada. Enlaces que la estabilizanP.3.1.3. Estructura terciaria (globular y filamentosa). Enlaces que la estabilizanP.3.3.4. Estructura cuaternaria. Enlaces que la estabilizan

P.3.2. Propiedades de las protenas: desnaturalizacin, especificidad, comportamiento cido- baseP.3.3 Clasificacin de las protenas por su composicin y estructuraP.3.4. Papel biolgico o funcin de las protenas, con ejemplos representativos de cada grupo

______________________________________________________________________________________________Objetivos:

Aprender la frmula general de un aminocidoDado un aminocido cualquiera reconocerlo (no el nombre) sino que se trata de una aminocido al poseer elgrupo amino (NH2) y el grupo cido (- COOH).Indicar los distintos grupos de aminocidos teniendo en cuenta los distintos radicales (no polares, polares sincarga, polares con q+, polares con q-) y consecuencias que trae consigo.Explicar claramente el carcter anftero de los aminocidos y el concepto de punto isoelctrico.Dados dos aminocidos cualesquiera forma con ellos un enlace peptdico, o con la formula general construyeun dipptido, tripptido, etc.Es importante saber definir cada una de las estructuras de las protenasEs muy importante conocer que la estructura primaria determina los plegamientos estructurales y que seutiliza para estudios evolutivos. Explicar esquemticamente las estructuras secundaria y terciaria indicandolos enlaces que intervienen para estabilizarlas (puentes de H, enlaces inicos, puentes disulfuro,interacciones hidrofbicas y fuerzas de van der Waals). Explicar brevemente por qu la presencia deaminocidos con cargas iguales o radicales muy grandes puede desestabilizar la estructura

Tener en cuenta que la presencia de aminocidos con cargas iguales o radicales muy grandes puedendesestabilizar la estructura secundaria.Definir el concepto de protmero y oligmero dentro de la estructura cuaternaria.No hay que aprender distancias interatmicas ni ngulos de enlace o dimensiones molecularesComo propiedades resaltar: Especificidad. Solubilidad. Desnaturalizacin. Comportamiento cido baseConcepto de lo que es una protena globular y una protena fibrosaLas funciones biolgicas se corresponden con la clasificacin funcional que hemos dadoConcepto con algn ejemplo de cromoprotena, glucoprotena, fosfoprotena y nucleoprotena.

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Son molculas fundamentales no slo por su importancia (constituyen msdel 50% en peso seco de la clula), sino por la enorme variedad defunciones que desempean.Contienen C, H, O y N, suelen llevar S y en menor proporcin o frecuencia:P, Fe, Cu Mg, etc.

Estn formadas por la unin de aminocidosSon polmeros de aminocidos (holoprotenas) o bien como en las protenas conjugadas(heteroprotenas) aparte de aminocidos otro tipo de molcula denominada grupo prostticoP.1.1 Aminocidos.

En todo aminocido nos encontraremos:Un grupo amino. Un grupo carboxilo. Un tomo de hidrgeno y un grupo R llamadocadena lateral que diferencia los distintos aminocidos

Los aminocidos que componen las protenasson - aminocidos, es decir, la funcinamina va en el carbono En disolucin a pH 7 los aminocidos estnionizados

El carbono es asimtrico (carbono quiral) por lo que los aminocidos (menos laglicina) presentan:

EstereoisomeraActividad ptica

P.1.2 Estereoisomera

Por convenio la configuracin Dpresentan el grupo amino a la derecha, laconfiguracin L poseen el grupo amino ala izquierda. Como estos estereoismerosson las imgenes especulares nosuperponibles entre s son enantimerosLos aminocidos naturales son de laserie L


ActividadpticaUna disolucin que contenga aminocidos, es capaz de desviar el plano de la luz polarizada que laatraviese un cierto ngulo.

Si lo desva hacia la derecha se dice que es dextrgiro (+) Si lo desva hacia la izquierda, levgiro.La disposicin D o L es independiente de que el aminocido sea dextrgiro o levgiro

Existen 20 aminocidos distintos, se diferencian en la cadena lateral o grupo R, todos tienen encomn el grupo amino (- NH2) y un grupo cido carboxlico (- COOH)Podemos decir que las protenas de todas las especies, desde las bacterias al hombre, se construyena partir del mismo conjunto de 20 aminocidosPosteriormente veremos como a partir de 20 aminocidos se pueden formar miles de protenasdistintas

P.1.3 PropiedadesdelosaminocidosSon slidos cristalinos solubles en el agua y de elevado punto de fusinEn disolucin acuosa muestran un comportamiento anftero, lo que significa que

se comportan como cidos en medios bsicos y comobases en medios cidos.

En el interior celular los aminocidos predominan en formade in bipolar o zwitterion (del alemn in hbrido). En la formadipolar el grupo carboxilo se encuentra disociado (COO-) y elgrupo amino protonado (-NH3-), pero la carga de la molcula esneutra. Un zwitterion puede actuar como un cido o como unabase cediendo o aceptando protones.

Supongamos un aminocido que se encuentradisuelto en una solucin fuertemente cida (en presencia de altas concentraciones de ioneshidrgeno).Se protona el grupo amino y como consecuencia el aminocido adquiere carga positiva (secomporta como una base)

Supongamos ahora que el aminocido se encuentre en un medio fuertemente bsico.El grupo carboxilo libera protones, por lo que se comporta como un cido, el aminocidoadquiere carga negativa


El pH del medio define el estado inico de un aminocidoEl pH en el cual un aminocido adopta forma elctricamente neutra (igual nmero de cargaspositivas que de negativas) se denomina punto isoelctrico. (pl) En algunos aminocidosintervienen los grupos R o cadenas laterales que poseen grupos qumicos ionizablesAs, un pH por encima del punto isoelctrico de un aminocido o protena en concreto,determinar que este adopte la forma con carga elctrica negativa (acta como anin o basedbil). En un campo elctrico se desplazara hacia el polo positivoPor el contrario, cuando un determinado aminocido o protena, se encuentra en una solucin cuyoPH est por debajo del punto isoelctrico presentar carga neta positiva (acta como un cidodbil). En un campo elctrico se desplazara hacia el polo negativoSi el pH del medio coincide con el punto isoelctrico, la protena o el aminocido no poseern cargaelctrica y no se desplazar en, el campo elctrico.

pH < pI.. Carga +pH > pI.. Carga -pH = pl .. Carga neutra

La migracin de protenas o de aminocidos, por accin de un campo elctrico, se conoce con elnombre de electroforesis.Las propiedades inicas de los grupos carboxilo y amino del carbono tienen poca importancia enlas protenas, pues como veremos ms adelante (a excepcin de los aminocidos de los extremos dela cadena) estos grupos desaparecen al formarse el enlace peptdico, por ello la carga total e unaprotena depender del nmero de R(+) o R(-) de los aminocidos que la componen

P.1.4.ClasificacinLos clasificamos basndonos en la polaridad de las cadenas laterales o grupos R1: Aminocidos con grupos R polares con cargaLos aminocidos de este tipo pueden estar involucrados por medio de enlaces inicos con otrasmolculas con carga.As por ejemplo las protenas llamadas protaminas contienen restos de arginina (carga +) que formanenlaces inicos con los fosfatos del ADN (nucleoprotenas) Mayor nmero de cargas positivas que negativas

Lisina LysArginina ArgHistidina His

Mayor nmero de cargas negativas que positivasAspartato AspGlutamato Glu

2: Aminocidos con grupos R polares sin carga (neutros)Los ms solubles en el agua. Son muy reactivosSerina SerTreonina ThrCistena CysAsparagina AsnGlutamina Gln

La cistena contiene un grupo sulfhidrilo (-SH) muy reactivo y puede enlazarse covalentementeformando un puente disulfuro (S-S) con otro residuo de cistena. A la molcula resultante de la unin


de dos cistenas se llama cistina (por ello, ante la confusin de los nombres, a la cistena se le suelellamar hemi-cistina). Este enlace tiene como veremos ms tarde una gran importancia en laestructura proteica

3: Aminocidos con grupos R no polares alifticoso Son hidrofbicos, es decir, insolubles en el agua.o Las cadenas laterales o grupos R de los aminocidos no polares de una protena tienden a

agruparse en la parte interior de la molcula, debido a su hidrofobicidado La prolina posee un grupo amino secundario por lo que en realidad es un iminocido, posee

una conformacin rgida que reduce la flexibilidad estructural de las regiones polipeptdicas quecontienen este aminocido

Glicina GlyAlanina AlaProlina ProValina ValLeucina LeuIsoleucina IleuMetionina Met

4: Aminocidos aromticosFenilalanina PheTirosina TyrTriptfano Trp

Aunque en las protenas se pueden encontrar otros aminocidos como la hidroxiprolina y lahidroxilisina, surgen como resultado de la alteracin de alguno de los 20 aminocidos despus de suincorporacin a la cadena polipeptdica.

El organismo fabrica sus propias protenas a partir de aminocidosAlgunos aminocidos que no pueden ser elaborados a partir de otras sustancias y deben tomarse conlas protenas de la dieta, se llaman aminocidos esenciales y son ocho: Valina, Leucina, Isoleucina,Metionina, Fenilalanina, Treonina, Triptfano y Lisina.


La estructura una protena viene determinada por los aminocidos que la componen, y enespecial por las cadenas laterales de estos, que como ya hemos dicho son las que los diferencian,y sus interacciones tanto hidrofbicas como hidroflicas con el medio.

Los aminocidos ms pequeos no condicionan la estructura total de la protena, mientras quelos aminocidos mayores si lo hacen.

La prolina se suele disponer all donde la protena presenta giros o curvas es su estructura. La cistenas es muy importante en la estructura terciaria, ya que permite conferir estabilidad a las

protenas mediante su capacidad de formar puentes disulfuro. Por otra parte los aminocidos hidroxilados tienen tendencias a formar puentes de hidrgeno. A pesar de la supuesta apolaridad del interior de la protena, en algunos enzimas podemos

encontrar aminocidos polares en el interior del centro activo.


P.2EnlacepeptdicoEs un enlace tipo amida secundaria que se establece entre el grupo carboxilo de un aminocidoy el grupo amino de otro, con liberacin de una molcula de agua {CO - NH}

Dipptido: Dos aminocidos unidosTripptido: tres aminocidos, dos enlaces peptdicosOligopptido: de 2 20 aminocidosPolipptido (cadena polipeptdica): ms de 20 aminocidos.

Una serie de aminocidos unidos mediante enlaces peptdicos forman una cadena polipeptdica ycada unidad aminoacdica de un polipptido se denomina residuo

Si pensamos en una protena constituida por un polipptido formado por unos 100 aminocidos o residuos, se podran obtener20100 (= 1,27.1030) cadenas polipeptdicas distintas

Tres aminocidos = dos enlacespeptdicos


Estructura primaria


3.3.1.EstructuraprimariaSe entiende como la secuencia u orden de colocacin de los distintos aminocidos que componen laprotena. A este nivel dos protenas se diferencian por el nmero y el orden de colocacin de losaminocidos que la componen

La primera determinacin de la secuencia aminoacdica de una protena fue realizada por FrederickSanger en 1953 con la insulina bovinaEn cada protena existe un aminocido con el grupo amino libre y se llama extremo N-terminal y unaminocido con el grupo carboxilo libre y se llama extremo C-terminalLa secuencia de una protena se escribe numerando los aminocidos desde elextremo N-terminal hasta el extremo C-terminal


Los tomos que forman el enlace peptdico C-N se sitan siempre en el mismo plano, pues la rigidez(carcter parcial de doble enlace) del enlace peptdico no permite el movimiento de rotacin deestos tomos. Los enlaces N-C y C-C si pueden girar

La determinacin de la estructura primaria de una protena es importante por:1. Permite conocer losmecanismos moleculares de la accin de esa protena2. El anlisis de las relaciones entre la secuencia aminoacdica y la estructura tridimensional

permite ir descubriendo las leyes que rigen el plegamiento de las protenas3. Las comparaciones de la secuencia proteica de protenas homlogas en individuos de especies

distintas ha permitido establecer relaciones evolutivas entre distintas especies4. Aplicaciones clnicas, ya que hay enfermedades hereditarias que se producen por mutaciones

que conduce a cambios en los aminocidos de una protena. El reconocimiento de este hecho hapermitido el desarrollo de mtodos de diagnstico valiosos para muchas enfermedades y enalgunos casos a terapias.

5. Las secuencias de aminocidos son tiles para preparar sondas de ADN especificas 1os los genesque codifican las correspondientes protenas

6. Algunas secuencias de aminocidos sirven de seal para la determinacin del destino final o lamaduracin de esa protena3.1.2.Estructurasecundaria

La conformacin (disposicin de la cadena polipeptdica en el espacio) depende de distintasinteracciones que se establecen entre los aminocidos de la secuencia. Como ya indicamos, el enlacepeptdico tiene un carcter parcial de doble enlace, y no se pueden rotaciones alrededor de losenlaces N-C y C-CAl no poderse producir torsiones alrededor del enlace peptdico determina que lo tomos del enlacepeptdico se encuentren en el mismo plano. El esqueleto de la cadena peptdica se asemeja ms auna sucesin de placas planas articuladas que a un rosario de cuentas

La cadena peptdica tiende a adoptar la configuracin ms estable; para ello seestablecen el mximo nmero de puentes de hidrgeno entre los grupos C=O de unaminocido el grupo NH de otroComo en la estructura secundaria no intervienen las cadenas laterales, secuencias diferentes deaminocidos pueden adoptar una misma estructura secundaria.El establecimiento de puentes de hidrgeno ente grupos CO y NH permite dos posibilidades:

- Hlice -Laminar o en hoja plegada


Estructura Hlice.-La cadena se puede plegar en hlice alestablecerse puentes de hidrgeno entre losgrupos C=O de un aminocido y el NH de otro(el cuarto aminocido que le sigue en lacadena polipeptdica). Esto provoca elenrollamiento sobre s misma de la sucesinde placas planas. Los grupos R se proyectanhacia fuera de la hliceNo toda la secuencia de una cadena peptdicaadopta la disposicin hlice, pues lapresencia de determinados aminocidosdesestabiliza esta estructura, ya sea porque elaminocido posee cadenas laterales muyvoluminosas, o porque existen cargaselctricas del mismo signo en de cadenaslaterales lo suficientemente cerca entre scomo para repelerse.Permiten una hlice estable: Alanina,Leucina, .Fenilalanina, Tirosina, Triptfano,Cistena, Metionina, Histidina, Asparagina,Glutamina,Inestabilizan la hlice : Serina Isoleucina,

Treonina, Acido glutmico, Acido asprtico, Lisina Arginina, Glicina.Rompen la hlice : Prolina y su derivado Hidroxiprolina.

Estructura -laminar o en hoja plegadaLos puentes de hidrgeno se establecen entre aminocidos que pertenecen a cadenaspolipeptdicas distintas o entre segmentos de la misma cadenaLa formacin de puentes de hidrgeno entre los grupos C=0 de una aminocido y el grupo NH de otroperteneciente a otra cadena o a otro segmento, determina que la disposicin sea plegada en zigzagLos grupos R de los aminocidos se disponen por encima y por debajo del plano de la lmina. Lospuntos de plegamiento son los carbonos C que quedan situados en los vrtices de los ngulos deplegamiento


Las cadenas adyacentes pueden ser paralelas o antiparalelas, segn que los enlaces peptdicos de lascadenas avancen en el mismo sentido (paralelas) o avancen en sentido contrario (antiparalelas)Cuando la situacin es paralela cada aminocido de una cadena se une mediante puentes dehidrgeno a dos aminocidos de la otra cadenaCuando la situacin es antiparalela, cada aminocido de una cadena se une mediante puentes dehidrgeno a un solo aminocido de la otra

Esta configuracin es tpica de las protenasfibrosas que se caracterizan por ser alargadas como elcolgeno, elastina, queratina, la fibrona de la seda (laseda tiene una elasticidad limitada pero es fuerte yflexible).

En los modelos de estructura secundaria de protenas lossegmentos de lmina-beta se indican como cintas en flecha(ribbons) y las alfa hlices como como cintas en espiral. Enciertas regiones no existen interacciones de suficienteconsideracin como para que se pueda distinguir un nivel deorganizacin superior a la estructura primaria. En estos casosse habla de conformacin al azar.

3.1.3.EstructuraterciariaEs la configuracin espacial que adoptan muchas protenas globulares como consecuencia de lasinteracciones que se establecen entre diferentes puntos de la cadena polipeptdicaEl resultado de las interacciones (enlaces) que se establecen entre aminocidos localizados endistintos puntos de la cadena, va determinar que la estructura hlice o laminar se plieguesobre s misma, adoptando la protena una estructura tridimensional espacial, lo que va a serfundamental para realizar su funcin.Como las protenas generalmente se encuentran en medio acuoso (polar), la cadena peptdica tiendea plegarse de manera que los aminocidos hidrofbicos se van a localizar muy en contacto unos conotros en el interior de la estructura, mientras que los polares se situarn en la superficie.


La reactividad de una protena as como su forma vienen determinadas por la localizacin y tipo derestos que quedan en la superficie. Aunque no todas las protenas tienen sus residuos apolares en elinterior. Cuando estudiemos las membranas biolgicas muchas protenas que estn inmersas en labicapa lipdica (estn en un medio apolar) tienen los aminocidos hidrofbicos en el exteriorLosenlacesqueestabilizanlaestudiaterciariason:

Los hidrofbicos entre aminocidos situados en el interior de la estructura Enlaces de hidrgeno o puentes de hidrgeno Electrostticos de atraccin entre cargas de signos distintos o de repulsin entre cargas del

mismo signo Enlace covalente disulfuro (S-S), que se establecen entre regiones de la cadena peptdica en

donde se localizan dos grupos tiol (SH), que corresponden a la cistena. Fuerzas de Van der Waals


La organizacin tridimensional o espacial de las protenas se denomina conformacin y es unaconsecuencia de su estructura secundaria y terciaria.El estudio de la estructura tridimensional de las protenas permiti desarrollar el concepto dedominio estructural que consiste que en determinadas regiones de distintas protenas tienen lasmismas combinaciones de hlices alfa y lminas beta. Los dominios estn por lo general conectadospor lazos, pero tambin estn ligados entre s a travs de interacciones dbiles formado por lascadenas laterales de los aminocidos en la superficie de cada dominioEsto puede explicarse desde el punto de vista evolutivo, considerando que ciertas secuencias deaminocidos han resultado muy tiles para la determinacin de la estructura y funcin proteica, porlo que tienden a repetirse en diferentes protenas. As por ejemplo: Los enzimas que utilizan comocoenzimas determinados nucletidos como el NAD+ o el FAD , tienen distinta estructura y funcin,pero presentan una parte de su superficie con un mismo dominio, que va a constituir el rea deunin de los nucletidos a los enzimas (zona de plegamiento para nucletido)

Hlice alfa en rojo (cintas en espiral),lamina beta en azul (cintas en flecha)Las regiones de espiral aleatoria olazos (ninguna estructura regular) semuestran con las hebras ms delgadas

lazo


3.1.4.EstructuracuaternariaMuchas protenas estn constituidas por ms de una cadena polipeptdica, se conocen con elnombre de protenas oligmeras y a cada cadena como protmeroLa estructura cuaternaria se refiere al modo en el que encajan unas cadenas polipeptdicas conotrasLa estructura cuaternaria se mantiene gracias a interacciones de tipo dbil entre cadenaslaterales de aminocidos pertenecientes a las distintas cadenas (puentes de hidrgeno, unioneselectrostticas, fuerzas de van der Waals).Si en la protena solo existen dos subunidades, entonces se denomina dmero y puede serhomodmero o heterodmero, dependiendo de si las cadenas de los monmeros son iguales odiferentes, en general tambin pueden denominarse protenas multimricasLas cadenas polipeptdicas encajan unas en otras perfectamente como consecuencia de suconfiguracin tridimensionalLas distintas subunidades tienen capacidad de autoensamblaje, es decir, reasociarse de maneraespontnea.Un ejemplo es la hemoglobina, una protena globular localizada en los eritrocitos o glbulos rojosque consta de cuatro cadenas polipeptdicas, dos alfa iguales de 141 aminocidos y dos beta tambiniguales de 146.Cada una de las cadenas posee una estructura terciaria que les permite acoplarse o ensamblarseestrechamente entre ellas y unirse al grupo hemo

No todas las protenas se plieganespontneamente a medida que se sintetizan. Enmuchas protenas el plegamiento est facilitado oasistido por la accin de otras protenas llamadaschaperonas y chaperoninas

Es el orden de colocacin de los aminocidosquien va a determinar finalmente el que la protenatenga una forma tridimensional caracterstica, laestructura de una protena determina su funcin


> ESPECIFICIDAD> SOLUBILIDAD> DESNATURALIZACIN> COMPORTAMIENTO ACID0 -BASE>CONFORMACIONES ALTERNATIVASESPECIFICIDAD

Las propiedades de una molcula proteica dependen casi por completo de los grupos funcionalescontenidos en las cadenas laterales o grupos R de los aminocidos que quedan expuestos en susuperficie, y de la configuracin geomtrica que como consecuencia del plegamiento adopten.Hay, en general, una fraccin pequea de aminocidos que definen una superficie activa, el resto esnecesario para mantener la forma tridimensional.A lo largo de este curso veremos como las protenas suelen actuar unindose selectivamente otrasmolculas, por ejemplo la unin enzima - sustrato, antgeno anticuerpo, hemoglobina oxgeno,receptores de membrana -mensajeros, etc.La nica molcula que puede interaccionar con una determinada protena, es aquella cuya geometracomplementaria, le permite adaptarse perfectamente a su superficie, lo que determina laespecificidad en la accin de esa protena Un cambio en la secuencia aminoacdica de una protena, puede ocasionar una modificad< en

la estructura tridimensional, o una modificacin de la reactividad de su centro activo, y conconsecuencia una prdida de su funcionalidad biolgica.Un ejemplo sera la enfermedad hereditaria llamada anemia falciforme (los individuos quepadecen poseen unos eritrocitos en forma de hoz, en lugar de la conformacin plana en formadisco de los eritrocitos normales). La disposicin falciforme de los eritrocitos aumenta su rigidezque obstaculiza su libre circulacin por los capilares (sufren tambin anemia hemoltica severapues los eritrocitos falciformes reducen a la mitad su vida media)

P.3.2Propiedadesdelasprotenas


Al estudiar las secuencias aminoacdicas de la hemoglobina de individuos normales y enfermosse comprob que mientras las cadenas eran idnticas, en las se produce una sustitucin deun aminocido por otro (el cido glutmico en posicin 6 es sustituido por la valina en la anemiafalciforme).La anemia de la cls. falciformes es una enfermedad molecular hereditaria y sigue las leyes de lagentica mendeliana. Los individuos homocigotos poseen casi toda su hemoglobina anormal(HbS). Los heterocigotos contienen alrededor de un 40% de HbS, se dice que estos individuosposen rasgos de cl. falciforme, pueden llevar vida normal y tienen una caractersticaadaptativa muy importante en el frica ecuatorial y es que son resistentes a la malaria.(elprotozoo Plasmodium, causante de la malaria, tiene dificultad para desarrollarse en el interiordel eritrocito falciforme) Esto explica la al frecuencia del gen falciforme (40% de la poblacin)

Las diferentes especies animales poseen protenas distintas. Se llaman homlogas aquellasprotenas que en diferentes especies realizan la misma funcin. Se ha comprobado que nmerode aminocidos diferentes en protenas homlogas guarda relacin con la diferenciafilogentica entre ambas, de forma que dos especies estarn tanto ms emparentadas cuantomenor sea la diferencia entre sus protenas homlogas. La hemoglobina humana se diferenciade la del gorila en 1 aminocido, con la del cerdo 17 y con la del caballo en 23.

SOLUBILIDADUna protena ser soluble en un disolvente cuando las interacciones molcula - disolvente sonmayores que las de las molculas entre s, si se diera esta ltima circunstancia, las molculas deprotena tenderan a interaccionar entre s y precipitaranLa solubilidad depende de:

Tamao de la molcula Forma tridimensional que adopta Disposicin de los radicales Contenido en electrolitos PH

Las protenas cuando adoptan disposicin globular son ms solubles debido a que se puedenestablecer interacciones entre las cargas que se distribuyen por la superficie con las molculas deagua (capa de solvatacin). Cuando aadimos sales (NH4)2 SO4 a una disolucin de protenas en agua,los iones (SO4 )2- y los NH4 + ocupan el lugar de las molculas de agua, la protena al perder su capa desolvatacin pierde su solubilidad y precipita.El gran tamao molecular de muchas protenas explica el que formen disoluciones coloidales.La solubilidad de una protena es pequea cuando el PH es igual al PI (carga neta de la protena nula)pues cuando la carga neta es (+) o (-), las repulsiones electrostticas tienden a mantener alejadasentre s las molculas proteicas.En la "leche cortada" la casena, soluble, precipita cuando la bacteria Lactobacillus convierte lalactosa en cido lctico y baja el pH.

DESNATURALIZACINLa prdida de la estructura tridimensional de la protena se conocecomo desnaturalizacin tiene lugar cuando las protenas estnsometidas a condiciones desfavorables como:

Aumento de temperatura Variacin de PH Agentes fsicos Presencia de determinados iones, etc.

Como consecuencia de la desnaturalizacin las protenas se


transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos einsolubles en aguaSe puede producir un cambio estructural profundo que trae consigo la separacin de lassubunidades, si las hay (prdida de la estructura cuaternaria), prdida de la estructura terciaria yprdida o grave alteracin de la secundariaUn ejemplo de desnaturalizacin irreversible, es el cocimiento de la clara de huevo, que se manifiestaen la transformacin del estado semifludo inicial, en el estado slido del huevo cocido (fibrosa)La recuperacin de la conformacin primitiva una vez que cesa la causa de la desnaturalizacin, sellama renaturalizacin y no siempre es posible

COMPORTAMIENTO ACID0 -BASEA diferencia de lo que ocurre con los aminocidos libres, los grupos carboxilo y amino de losaminocidos no contribuyen a las propiedades cido - base de las protenas ya que, al estarformando parte del enlace peptdico desaparecen como tales grupos funcionales, solo el grupoamino del aminocido N-terminal y el carboxilo de C-terminal influyenSobre todo contribuyen a las propiedades cido base de las protenas los grupos ionizables de lascadenas laterales de los aminocidos.Las protenas tienen capacidad de adquirir segn el pH del medio en el que se encuentran, carganeta: positiva, negativa o nula.El pH al cual una protena adquiere carga neta nula se llama punto isoelctrico (Pl)El hecho de que las protenas puedan adquirir carga se aprovecha en la prctica para la separacin demezclas de protenas, mediante la tcnica llamada electroforesis (desplazamiento en un campoelctrico)As una protena en una disolucin cuyo pH est por encima de su PI adquirir carga elctricanegativa, mientras si el PH est por debajo de su P.I adquirir carga positiva. Al someter a unadisolucin de protenas a un campo elctrico se provoca la separacin de las protenas hacia unpolo u otro.La mayora de las protenas intracelulares tienen carga negativa, ya que su pH isoelctrico es menorque el pH fisiolgico (que est prximo a 7). Se llaman protenas cidas a aquellas que tienen unpunto isoelctrico bajo (como la pepsina), y protenas bsicas a las que tienen un punto isoelctricoalto (como las histonas).

Conformacionesalternativas.-Aunque la vida celular requiere conformaciones estables, algunas protenas son capaces de adquirirdos conformaciones distintas.Cada conformacin posee una disposicin y reactividad distinta.Son ejemplo las protenas alostricas que intervienen en la regulacin del metabolismo adoptandopara ello dos conformaciones: Una activa y otra inactiva.Frecuentemente los cambios de conformacin vienen impulsados de manera unidireccional con ungasto de energa qumica (ATP. GTP, etc.).

Clasificacin por su composicin y estructuraHoloprotenas. Aquellas formadas slo por aminocidosHeteroprotenas, proteidos o protenas conjugadas.- Poseen una parte constituida por sustanciasde naturaleza diversa que constituyen el grupo prosttico, y una parte exclusivamenteaminoacdica que constituye el grupo proteico.

P.3.3Clasificacin


Holoprotenas.-oGlobulares o esferoprotenas.- Solubles en el agua y disoluciones salinas. Molculas

esferoidales compactas (muchos enzimas)o Fibrosas o escleroprotenas.- De forma alargada y estructuras de tipo que se asocian

formando fibras. Insolubles en el agua, resisten la accin de enzimas proteolticos. Suelendesempear funciones estructurales

Globulares o esferoprotenasAlbminas Constituyen la fraccin principal de las protenas plasmticas

Desempean un importante papel como transportadoras decidos grasos, hormonas, cationes, etc.Protenas de reserva para el organismo Son ejemplos:

Seroalbmina del suero sanguneoLactoalbmina de la lecheOvoalbmina de la clara de huevo

Globulinas Son ejemplos: globulinas relacionadas con la hemoglobina globulinas, como la transferrina, encargada del

transporte del Fe Globulinas o anticuerpos con misin de defensa.

Protaminas e Histonas. Se encuentran asociadas a los cidos nucleicos.Las histonas firman complejos esfricos sobre los que se arrollala doble hlice del ADN

Son ejemplos: Salmina del salmnClupena del arenqueEsturina del esturin.

Prolaminas Insolubles en el agua. Ricas en prolina se encuentran en lassemillas de los vegetales Son ejemplos:

Zena del mazGliadina del trigoHordena de la cebada

Fibrosas o escleroprotenas.-Son molculas muy alargadas Colgenas El colgeno, que forma parte de huesos, piel, tendones

y cartlagos, es la protena ms abundante en los vertebrados. Lamolcula contiene por lo general tres cadenas polipeptdicas muylargas, cada una formada por unos 1.000 aminocidos, trenzadasen una triple hlice siguiendo una secuencia regular que confierea los tendones y a la piel su elevada resistencia a la tensin.Cuando las largas fibrillas de colgeno se desnaturalizan por calor,las cadenas se acortan y se convierten en gelatina.

Elastinas. Estn formadas por cadenas polipeptdicas que se unenmediante enlaces covalentes. Se llaman as por su capacidad dedesenrollarse de manera reversible cada vez que cesa una tensin

Queratina. La queratina, que constituye la capa externa de la piel,el pelo y las uas en el ser humano y las escamas, pezuas,cuernos y plumas en los animales. Las cadenas polipeptdicas searrollan en una estructura helicoidal regular llamada hlice . Laqueratina protege el cuerpo del medio externo y es por ello


insoluble en agua. Sus numerosos enlaces disulfuro (ricas encistena) le confieren una gran estabilidad y le permiten resistir laaccin de las enzimas proteolticas (que hidrolizan a las protenas)

Actina - miosina tropomiosina De gran importancia funcionalpues constituyen los miofilamentos responsables de lacontraccin de las fibras musculares

Fibringeno Presente en la sangre, interviene en el proceso decoagulacin (se transforma en fibrina)

Heteroprotenas, Proteidos o protenas conjugadas Glucoprotenas.- Protenas conjugadas cuyo grupo prosttico es un glcido. La

unin se realiza mediante un enlace covalente entre un radical hidroxilo de unglcido y un radical amino o hidroxilo de un aminocido de la protena.Pertenecen a este grupo algunas hormonas como:

o Folculoestimulante. FSH y luteinizante LHo Tirotropina TSH (hormona estimulante del tiroides)o Es ejemplo tambin las mucoprotenas, como las mucinas,

sustancias transparentes, semifluidas, componentes de las flemasbronquiales y nasales, secreciones de caracoles y babosas. Actancomo lubrificantes en el sentido de proteger los tegumentosblandos y las mucosas de los aparatos digestivo y respiratorio delos roces y desecacin. Su funcin protectora se debe a su altaviscosidad.

o Aunque nos repitamos hay que considerar las glucoprotenascomponentes de glucocliz de la membrana citoplasmtica.

o Recuerden tambin los peptidoglicanos Fosfoprotenas.- Su grupo prosttico es el cido ortofosfrico.

o Es ejemplo el caseingeno de la leche, que por accin enzimticase transforma en casena, lo que produce la coagulacin de laleche.

o Otro ejemplo es la avidina de la yema de huevo. Cromoprotenas.- Su grupo prosttico es una sustancia coloreada (pigmento)

o Porfirnicos Su grupo prosttico es la porfirina (un anillotetrapirrlico) en cuyo centro aparece un catin metlico. Si el catin es Fe2+ se llama grupo Hemo. Poseen grupo hemo:

La hemoglobina y la mioglobina encargadas del transporte deloxgeno en la sangre y en los msculos respectivamente.

El catin Co2+ aparece en la vitamina B12 o cianocobalaminaque ponemos como ejemplo

El catin Mg 2+ aparece en la clorofila, pero esta molcula no esuna cromoprotena ya que carece de la parte proteica. Estconstituida por una porfirina y un alcohol de cadena larga: elFitol

o No porfirnicos La hemocianina: pigmento respiratorio que aparece en los

moluscos y crustceos La hemeritrina. Contiene hierro y aparece en Anlidos y

braquipodos


Su grupo prosttico es un lpido que se une a la protena medianteenlaces no covalentes, preferentemente hidrofbicos.

De membranaTransportadoras de lpidos

Transportadoras de lpidosLos lpidos como el colesterol, los triacilglicridos y los fosfolpidos, para poder sertransportados a travs de la sangre deben de unirse a protenas especficas.Las lipoprotenas son esfricas, hidrosolubles, formados por un ncleo de lpidos apolares(colesterol esterificado y triglicridos) cubiertos con una capa externa polar de 2 nm formadapor apoprotenas, fosfolpidos y colesterol libreLas lipoprotenas se clasifican en diferentes grupos segn su densidad, a mayor densidadmenor contenido en lpidos Quilomicrones.- Transporte de grasas desde la mucosa intestinal hasta el tejido adiposo o

el hgado para su almacenamiento VLDL.- (Lipoprotenas de densidad muy baja). Transportan triglicridos formados en el

hgado a partir de glcidos hasta el lugar de almacenamiento: el tejido adiposo. LDL- (Lipoprotenas de densidad baja)."Colesterol malo". Transportan el colesterol y

fosfolpidos a las distintas clulas para la elaboracin de las membranas (Las clulasposeen receptores de LDL segn sus necesidades de colesterol). La presencia de LDL encantidades excesivas favorece la aparicin de aterosclerosis

HDL- (lipoprotenas de densidad alta). Transportan el colesterol desde los tejidos delcuerpo al hgado. Debido a que las HDL pueden retirar el colesterol de las arterias, ytransportarlo de vuelta al hgado para su excrecin, se le conoce como el "colesterolbueno". Estudios epidemiolgicos muestran que altas concentraciones de HDL (superioresa 60 mg/dL) tienen un carcter protector contra las enfermedades cardiovasculares (comola cardiopata isqumica e infarto de miocardio).

LIPOPROTENAS


Nucleoprotenas.-Su grupo prosttico es un cido nucleico, las estudiaremos posteriormente. Sonfundamentalmente las protaminas y las histonas.

Podra ser una forma de clasificar las protenas atendiendo a su actividad biolgica:1. Catalticas2. Estructurales3. Reguladoras4. Transportadoras5. Protectoras o defensivas6. Contrctiles7. Homeostticas8. Protenas de control del crecimiento y diferenciacin

1: Catalticas: Son los enzimas. Es un grupo muy numeroso, existen ms de 2000. Catalizan,promueven, favorecen las reacciones qumicas que constantemente estn teniendo lugar enel interior de las clulas de un organismo (metabolismo). Aumentan velocidad de lasreacciones qumicas hasta un milln de vecesPor su gran inters las estudiaremos posteriormente

2. Estructurales - Las protenas son consideradas habitualmente como elementos plsticos a partirlos cuales se construyen gran parte de las estructuras celulares.Son ejemplos:

Glucoprotenas y Lipoprotenas de las membranas biolgicas Tubulina constituyente de los microtbulos, armazn citoplasmtico que constituye

citoesqueleto. Componente de cilios y flagelos Colgeno y elastina, componentes de la sustancia intercelular del tejido conectivo Queratina, uno de los principales componentes de las escamas de los reptiles, capa

crnea de la epidermis, pelos, plumas, garras, pas, etc. Fibrona: protena segregada por las araas y gusanos de seda como una solucin

viscosa que solidifica rpidamente en contacto con el aire para dar lugar a latelaraa o al capullo de seda

3.- Reguladoras Las hormonas son sustancias producidas por una clula(generalmenteperteneciente a una glndula endocrina) y que ejercen su accin transportadas por la sangre,sobre otras clulas dotadas de un receptor adecuado. No todas las hormonas son denaturaleza proteica (recuerden las esteroideas)Algunos ejemplos

Insulina y glucagn elaboradas por el pncreas que regulan la concentracin deazcar en sangre

La somatotropina elaborada por la hipfisis que regula el crecimiento La calcitonina secretado por el tiroides que regula el metabolismo del calcio

4. Transportadoras: En los seres vivos son esenciales los fenmenos de transporte, bien parallevar una molcula hidrofbica a travs de un medio acuoso (transporte de oxgeno o lpidosa travs de la sangre) o bien para transportar molculas polares a travs de barrerashidrofbicas (transporte a travs de la membrana plasmtica). Son ejemplos

Papelbiolgicoofuncindelasprotenas


Algunas de las que componen las membranas biolgicas (permeasas) Hemoglobina que transporta el oxgeno, presente en los eritrocitos de la sangre de

los vertebrados Hemocianina y hemeritrina, transporte de oxgeno, presente en la sangre de los

invertebrados Mioglobina, transporte de oxgeno en los msculos Citocromos, transporte de electrones en la mitocondria o en los cloroplastos. Lipoprotenas, transporte de lpidos por la sangre Seroalbminas, transporte de cidos grasos, frmacos, y otras sustancias por la

sangre Transferrina, transporte de hierro en el plasma sanguneo, en el hgado el hierro se

almacena en la ferritina (protena diferente a la anterior)5. Protectoras o defensivas:

Las gammaglobulinas o inmunoglobulinas, llamados tambin anticuerpos. Sonelaborados por los linfocitos ante la presencia de sustancias extraas al organismollamadas antgenos.

Trombina y Fibringeno, que forman el cogulo e impiden la prdida de sangre Lasmucinas del tracto digestivo y respiratorio

6. Contrctiles.- A ellas se debe el movimiento Dinena de los cilios y flagelos Actina - miosina - tropomiosina, componentes de los miofilamentos responsables de la

contraccin muscular

7. Homeostticas. Las protenas intracelulares y del medio externo intervienen en elmantenimiento del equilibrio osmtico y actan junto con otros sistemas amortiguadores almantenimiento del pH interno.

8. Control del crecimiento y diferenciacin. El control de la expresin de la informacingentica es imprescindible para el crecimiento y la diferenciacin celular, Slo una pequeafraccin del genoma de una clula se expresa en un determinado momento, la restante estreprimida por protenas reguladoras

Proteinas José Seijo

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